本文關(guān)鍵詞：鋁鎂硅合金的結(jié)構(gòu)表征及其力熱性能的計算

  更多相關(guān)文章： Al-Mg-Si合金 密度泛函理論及第一性原理 結(jié)合能 彈性模量 熱力學參量

【摘要】：鋁鎂硅(Al-Mg-Si)6xxx系鋁合金具有密度小、強度高、塑性好、裝飾性好、成型性好等特點。作為一種可熱處理強化型鋁合金，目前已在航空工業(yè)、建筑行業(yè)、汽車工業(yè)、日常生活中得到了廣泛的應用，在世界鋁合金市場上有非常重要的地位。因此，論文“鋁鎂硅合金的結(jié)構(gòu)表征及其力熱性能的計算”具有重要的理論意義與價值。 本文首先對Al-Mg-Si合金進行了制備，材料比例選取為Al-0.8%Mg-0.6%Si。在對試樣的表征中，觀察分析試樣的手段主要有三種，分別是透射電子顯微鏡(TEM)，高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)，選區(qū)電子衍射(SADP)。在此基礎(chǔ)上，研究了Al-Mg-Si合金時效過程中的相變規(guī)律，得到了合金的時效析出序列。采用基于密度泛函理論和第一性原理計算的方法，對幾種典型的Al-Mg-Si合金中間相的生成熱與結(jié)合能進行了模擬計算，通過對計算結(jié)果的分析，Al-Mg-Si合金中三種典型的中間相Mg2Si、Mg5Si6以及Mg17Al12中，，Mg2Si相優(yōu)先于其它相在合金時效過程中析出，而且其結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，是最主要的強化相。為了從納米和原子尺度調(diào)控Al-Mg-Si合金的性能，本文進一步對Mg2Si相的力熱性能進行了計算，得到了Mg2Si相的平衡晶格常數(shù)、彈性系數(shù)、聲子譜、態(tài)密度以及相關(guān)的熱力學參量。通過計算得知：Mg2Si晶體剛性較好，脆性較強；Mg2Si晶體的聲子譜中有9條色散關(guān)系曲線，其中3條為聲學波，6條為光學波，并且頻率在8.51THz附近的格波振動較強；Mg2Si晶體的焓、熵隨著溫度升高而增加；自由能隨著溫度的增加而減�。粺崛萘吭谝韵码S著溫度的增加而明顯增加，在大于后熱容量接近于常量。上述所得結(jié)論與物理規(guī)律是一致的。 本文的實驗結(jié)果與計算結(jié)論為相關(guān)的理論及應用研究提供了有益的參考。
【關(guān)鍵詞】：Al-Mg-Si合金 密度泛函理論及第一性原理 結(jié)合能 彈性模量 熱力學參量
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 鋁合金簡介10-11
• 1.1.1 純鋁概述10
• 1.1.2 鋁合金的分類10-11
• 1.2 Al-Mg-Si 系變形鋁合金分類與應用11-14
• 1.3 合金元素添加對 Al-Mg-Si 系合金性能的影響14-15
• 1.4 本課題目的、意義與工作設(shè)想15-17
• 1.4.1 本課題目的15
• 1.4.2 選題意義15
• 1.4.3 工作設(shè)想及目標15-17
• 第2章 Al-Mg-Si 合金的制備及結(jié)構(gòu)表征17-26
• 2.1 實驗材料及設(shè)備17
• 2.1.1 實驗材料17
• 2.2 實驗設(shè)備17
• 2.3 實驗內(nèi)容與方法17-20
• 2.3.1 Al-Mg-Si 合金的熔煉17-18
• 2.3.2 Al-Mg-Si 合金的熱擠壓18
• 2.3.3 Al-Mg-Si 合金的熱處理與金相觀察18-20
• 2.4 材料組織觀察與性能測試20-21
• 2.4.1 透射電子顯微鏡簡介20
• 2.4.2 透射電子顯微鏡樣品制備20-21
• 2.5 時效過程合金中強化相演變規(guī)律21-26
• 2.5.1 Al-Mg-Si 鋁合金時效過程強化相演變規(guī)律21
• 2.5.2 合金在 175℃時效 1h 下透射電鏡顯微組織分析21-23
• 2.5.3 合金在 175℃時效下 9h 透射電鏡顯微組織分析23-24
• 2.5.4 合金在 175℃時效 18h 下透射電鏡顯微組織分析24-26
• 第3章 密度泛函理論及 Materials Studio 軟件26-35
• 3.1 多粒子體系的 Schr dinger 方程26-27
• 3.2 Born-Oppenheimer 近似27-28
• 3.3 Hartree-Fork 近似28-29
• 3.4 密度泛函理論29-30
• 3.4.1 Hohenberg-Kohn 定理29
• 3.4.2 Kohn-Sham 方程29-30
• 3.5 局域密度近似 (LDA)30
• 3.6 廣義梯度近似(GGA)30-31
• 3.7 自洽場（SCF）計算方法31
• 3.8 贗勢31
• 3.9 第一性原理31
• 3.10 Materials Studio 計算軟件31-35
• 第4章 Al-Mg-Si 合金主要析出相的力熱性能計算35-44
• 4.1 計算方法35
• 4.2 計算模型35-38
• 4.4 計算結(jié)果與分析38-40
• 4.4.1 平衡晶格常數(shù)38-39
• 4.4.2 生成熱和結(jié)合能39-40
• 4.5 Mg_2Si 晶體力熱性能的計算及分析40-44
• 4.5.1 Mg_2Si 晶體力學性能的計算及分析40-41
• 4.5.2 Mg_2Si 晶體聲子譜與聲子態(tài)密度的計算曲線及分析41-42
• 4.5.3 Mg_2Si 晶體的熱力學性能的計算曲線及分析42-44
• 第5章 結(jié)論44-45
• 參考文獻45-48
• 在學研究成果48-49
• 致謝49

【參考文獻】

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本文編號：779096